工程地質(zhì)學(xué)概論考試題目

2013/5/11地質(zhì)工作研究室工程地質(zhì)學(xué)概論1、工程地質(zhì)學(xué)的主要研究任務(wù)是什么①闡明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，并指出對建筑物有利的和不利的因素；②論證建筑物所存在的工程地質(zhì)問題，進(jìn)行定性和定量的評價(jià)，作出確切的結(jié)論；③選擇地質(zhì)條件優(yōu)良的建筑場址，并根據(jù)場址的地質(zhì)條件合理配置各個(gè)建筑物；④研究工程建筑物興建后對地質(zhì)環(huán)境的影響，預(yù)測其發(fā)展演化趨勢，并提出對地質(zhì)環(huán)境合理利用和保護(hù)的建議；⑤根據(jù)建筑場址的具體地質(zhì)條件，提出有關(guān)建筑物類型、規(guī)模、結(jié)構(gòu)和施工方法的合理建議，以及保證建筑物正常使用所應(yīng)注意的地質(zhì)要求；⑥為擬定改善和防治不良地質(zhì)作用的措施方案提供地質(zhì)依據(jù)。2、什么是工程地質(zhì)條件？工程地質(zhì)條件指的是工程建筑有關(guān)的地質(zhì)因素的綜合。地質(zhì)因素包括巖土類型及其工程性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地貌、水文地質(zhì)、工程動(dòng)力地質(zhì)作用和天然建筑材料等方面。3、什么是工程地質(zhì)問題？工程地質(zhì)問題指的是工程地質(zhì)條件與建筑物之間所存在的矛盾或問題。工程地質(zhì)學(xué)的研究方法有哪些？工程地質(zhì)學(xué)的研究方與它的研究內(nèi)容相適應(yīng)的，主要有自然歷史分析法、數(shù)學(xué)力學(xué)分析法、模型模擬試驗(yàn)法和工程地質(zhì)類比法。四種研究方法各有特點(diǎn)，應(yīng)互為補(bǔ)充，綜合應(yīng)用。其中自然歷史分析法是最重要和最根本的研究方法，是其它研究方法的基礎(chǔ)。5、不良地質(zhì)現(xiàn)象：對工程建設(shè)不利或有不良影響的動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象。它泛指地球外動(dòng)力作用為主引起的各種地質(zhì)現(xiàn)象，如崩塌、滑坡、泥石流、巖溶、土洞、河流沖刷以及滲透變形等，它們既影響場地穩(wěn)定性，也對地基基礎(chǔ)、邊坡工程、地下洞室等具體工程的安全、經(jīng)濟(jì)和正常使用不利。1、活斷層的定義：活斷層指目前正在活動(dòng)著的斷層或近期有過活動(dòng)且不久的將來可能會(huì)重新發(fā)生活動(dòng)的斷層（即潛在活斷層）。美國原子能委員會(huì)（USNRC）：（1）在3.5萬年內(nèi)有過一次或多次活動(dòng)的斷層（2）與其他活動(dòng)斷層有聯(lián)系的斷層（3）沿該斷裂發(fā)生過蠕動(dòng)或微震活動(dòng)活斷層的類型：按照位移方向與水平面的關(guān)系：（1）正斷型活斷層差異升降活動(dòng)為它的斷陷盆地邊緣。下降盤分支斷層多見，形成地塹式的正斷層組合。（2）逆斷型活斷層多分布于板塊碰撞擠壓帶。上盤變形帶大，出現(xiàn)多分支斷層。（3）走滑型活斷層常分布于大陸內(nèi)部的地塊之間的接觸部位，水平錯(cuò)動(dòng)量大，斷層帶寬度不大，很少分支斷裂。活斷層的活動(dòng)方式：（1）粘滑型活斷層：間歇性突然滑動(dòng)，常伴有地震活動(dòng)，也稱為地震斷層。發(fā)生在強(qiáng)度較高的巖石中，斷層帶鎖固能力強(qiáng)，危害大。發(fā)震斷裂特征：深斷裂，裂谷，板塊接觸帶。（2）蠕滑型活斷層沿?cái)鄬用鎯蓚?cè)巖層連續(xù)緩慢地滑動(dòng)，發(fā)生在強(qiáng)度較低的軟巖中，斷層帶鎖固能力弱，一般無震發(fā)生，有時(shí)可伴有小震。2、活斷層的特征及分類（1）活斷層是深大斷裂復(fù)活的產(chǎn)物;（2）活斷層具有繼承性和反復(fù)性;（3）活斷層按活動(dòng)方式可以分為地震斷層（粘滑型活斷層）和蠕變斷層（蠕滑型活斷層）;3、活斷層的識(shí)別標(biāo)志有哪些？■地質(zhì)方面●最新沉積物的錯(cuò)斷●活斷層帶物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散●伴有地震現(xiàn)象的活斷層，地表出現(xiàn)斷層陡坎和地裂縫■地貌方面●斷崖：活斷層兩側(cè)往往是截然不同的地貌單元直接相接的部位●水系：對于走滑型斷層（1）一系列的水系河谷向同一方向同步移錯(cuò)（2）主干斷裂控制主干河道的走向●山脊、山谷、階地和洪積扇錯(cuò)開：走滑型活斷層●近期斷塊的差異升降運(yùn)動(dòng)，可使同一級(jí)夷平面分離解體，高程相差較大●不良地質(zhì)現(xiàn)象呈線形密集分布■水文地質(zhì)方面●導(dǎo)水性和透水性較強(qiáng)●泉水常沿?cái)嗔褞С示€狀分布，植被發(fā)育■歷史資料方面●古建筑的錯(cuò)斷、地面變形●考古●地震記載■地形變監(jiān)測資料●水準(zhǔn)測量、三角測量4、活斷層區(qū)的建筑原則有哪些？1、建筑物場址一般應(yīng)避開活動(dòng)斷裂帶；2、線路工程必須跨越活斷層時(shí)，盡量使其大角度相交，并盡量避開主斷層；3、必須在活斷層地區(qū)興建的建筑物，應(yīng)盡可能地選擇相對穩(wěn)定地塊即“安全島”，盡量將重大建筑物布置在斷層的下盤；4、在活斷層區(qū)興建工程，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)目拐鸾Y(jié)構(gòu)和建筑型式。簡述地震震級(jí)及烈度的概念及差異。震級(jí)：是衡量地震本身大小的尺度，由地震所釋放出來的能量大小所決定。

烈度：地面震動(dòng)強(qiáng)烈程度，受地震釋放的能量大小、震源深度、震中距、震域介流土：在滲透作用下，一定體積的土體同時(shí)發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象。2、滲透變形產(chǎn)生的條件：1)滲流的動(dòng)水壓力及臨界水力梯度當(dāng)dp=dQ時(shí)，單元體處于懸浮狀態(tài)，發(fā)生流土。此時(shí)滲流的水力梯度為臨界水力梯度Icr。土粒越密實(shí)，n越小，Icr越大，土體越不容易發(fā)生滲透變形。(2)體結(jié)構(gòu)特征決定了土體的抗?jié)B強(qiáng)度■粗細(xì)顆粒直徑比例：土體的排列方式?jīng)Q定著D/d0的值：當(dāng)排列疏松時(shí)，D/d0減小，D/d減小，滲透變形廣泛。當(dāng)排列密實(shí)時(shí)，D/d0增大，D/d增大，滲透變形不廣泛?！黾?xì)顆粒的含量：用細(xì)顆粒含量(來判別雙峰型礫土的滲透變形型式：細(xì)顆粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗?jié)B強(qiáng)度增加，不易發(fā)生滲透變形?！鐾恋募?jí)配特征：(3)宏觀地質(zhì)因素■地層組合關(guān)系：單一型：多位于河流的上游，一般為砂卵（礫）石層，一般發(fā)生管涌，隨著細(xì)粒成分的增多，可能流土。雙層型：主要考慮表層粘性土的性質(zhì)、厚度、完整程度。多層型：除考慮表層粘性土層外，還考慮砂層透鏡體或粘性土層透鏡體或相變等造成水力梯度的突變等原因?！龅匦蔚孛矖l件：溝谷切割等改變了滲流的補(bǔ)給、滲流的長度、出口條件等。(4)工程因素施工等破壞了表層具有防滲作用的弱透水層。3、簡述滲透變形的預(yù)測步驟(1)根據(jù)土體類型和性質(zhì)，判定是否容易發(fā)生滲透變形及變形的類型(2)確定土體中各點(diǎn)的實(shí)際水力梯度，尤其是最大水力梯度(3確定相對于該土體的臨界水力梯度和允許水力梯度(4)判定滲透變形的可能性及其范圍4、滲透變形的防治措施(1)垂直截滲：防滲帷幕、截水槽、混凝土防滲墻(2)鋪蓋(3)人工降低地下水位(4)反濾蓋重(5)物理、化學(xué)方法改造、凍結(jié)、電動(dòng)硅化、灌漿（化學(xué)漿液1、地面沉降的定義地面沉降:指地面高程的降低，或指地殼表面某一局部范圍內(nèi)的總體下降運(yùn)動(dòng)2、地面沉降的地質(zhì)環(huán)境有哪幾種模式？近代河流沖積環(huán)境模式近代三角洲平原沉積環(huán)境模式斷陷盆地沉積環(huán)境模式3、地面沉降的防治措施(1)壓縮用水量(2)人工補(bǔ)給地下水（人工回灌）(3)調(diào)整地下水開采層位4、試論述地面沉降及其主要危害地面沉降是指在一定的地表面積內(nèi)所發(fā)生的地面水平面降低的現(xiàn)象。地面沉降現(xiàn)象與人類活動(dòng)密切相關(guān)。尤其是近幾十年來，人類過度開采石油、天然氣、固體礦產(chǎn)、地下水等直接導(dǎo)致了今天全球范圍內(nèi)的地面沉降。主要危害:(1)沿海地區(qū)沉降使地面低于海面，受海水侵襲；(2)一些港口城市，由于碼頭、堤岸的沉降而喪失或降低了港灣設(shè)施的能力；(3)橋墩下沉，橋梁凈空減小，影響水上交通；(4)在一些地面沉降強(qiáng)烈的地區(qū)，伴隨地面垂直沉陷而發(fā)生的較大水平位移，往往會(huì)對許多地面和地下構(gòu)筑物造成巨大危害；(5)在地面沉降區(qū)還有一些較為常見的現(xiàn)象，如深井管上升、井臺(tái)破壞，高擺脫空，橋墩的不均勻下沉等，這些現(xiàn)象雖然不致于造成大的危害，但也會(huì)給市政建設(shè)的各方面帶來一定影響。巖溶：水（包括地表水和地下水）對可溶性巖石進(jìn)行的以化學(xué)溶蝕作用為主的改造和破壞地質(zhì)作用以及由此產(chǎn)生的地貌及水文地質(zhì)現(xiàn)象的總稱。國際上通稱喀斯特(karst)巖溶作用：地下水和地表水對可溶性巖石的破壞和改造作用都叫巖溶作用。1、混合溶蝕效應(yīng)的概念1、不同成分或不同溫度的水混合后，其溶蝕能力有所增強(qiáng)的效應(yīng)。①飽和溶液的混合溶蝕效應(yīng)指兩種或兩種以上已失去溶蝕能力的飽和水溶液，在碳酸鹽巖體內(nèi)相遇，混合后的溶液由原來的飽和狀態(tài)變成不飽和狀態(tài)，從而產(chǎn)生新的溶蝕作用，繼續(xù)溶解碳酸鹽巖。②不同溫度溶液的混合溶蝕相效應(yīng)如果有兩種溫度不同而飽和度相同的水相混合，或一種水溶液由高溫變?yōu)榈蜏?，都可以加大CO2的溶解度，從而加強(qiáng)溶液的溶蝕能力，繼續(xù)溶蝕作用。2、影響巖溶發(fā)育的因素(1)碳酸鹽巖巖性的影響方解石含量越高，KV越大；反之白云石含量越高，KV越小。酸不溶物含量越高，KV越小(2)氣候的影響：降水：①水直接參與巖溶作用，充足的降水是保證巖溶作用強(qiáng)烈進(jìn)行的必要條件。②水是溶蝕作用的介質(zhì)和載體，充足的降水保證了水體的良好的循環(huán)交替條件，促進(jìn)巖溶作用的強(qiáng)烈進(jìn)行。氣溫：①氣溫升高，生物新陳代謝加快，土壤中有更多的CO2富集，但水中的CO2的解度減小，不利于巖溶作用。②氣溫升高，溶蝕速率增大，有利于巖溶作用?？傮w上：氣溫升高有利于巖溶作用的進(jìn)行。溫?zé)岢睗竦臒釒?、亞熱帶地區(qū)：巖溶作用較強(qiáng)烈高寒干燥的極地、寒帶地區(qū)：巖溶現(xiàn)象不發(fā)育(3)地形地貌的影響①平坦地區(qū)：地表徑流弱，入滲強(qiáng)烈，有利于巖溶發(fā)育②陡峭地區(qū)：地表徑流強(qiáng)烈，入滲弱，不利于地下巖溶發(fā)育③突起地區(qū)：地下水位深，包氣帶厚度大，垂直巖溶發(fā)育④低洼地區(qū)：地下水位淺，匯水地帶，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，以水平巖溶為主。(4)地質(zhì)構(gòu)造的影響斷裂的影響：①沿?cái)嗔衙鎺r溶發(fā)育強(qiáng)烈②各組破裂面相互交織、延伸進(jìn)而控制了巖溶發(fā)育的形態(tài)、規(guī)模、速度和空間分布。③各種破裂面相互交織，使地下水混合溶蝕效應(yīng)明顯，促進(jìn)巖溶發(fā)育。褶皺的影響：①褶皺的不同部位，裂隙發(fā)育不均勻，巖溶強(qiáng)度不同。核部比翼部發(fā)育。②大型褶皺控制了可溶巖的空間分布和地下水匯水范圍及徑流條件，影響著巖溶的發(fā)育。巖層組合的影響：①厚而純的碳酸鹽巖Ⅰ.包氣帶：多發(fā)育垂直巖溶形態(tài)Ⅱ.地下水季節(jié)變動(dòng)帶：兩方向巖溶均發(fā)育Ⅲ.飽水帶：規(guī)模大、連續(xù)性好的水平巖溶Ⅳ.深循環(huán)帶：巖溶不很發(fā)育②碳酸鹽巖夾非可溶性巖層③非可溶性巖層與碳酸鹽巖互層：在同一時(shí)期，巖溶呈多層發(fā)育④非可溶性巖層夾碳酸鹽巖：巖溶發(fā)育極弱（5）新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響：地殼運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)、幅度、速度和波及范圍，控制著水循環(huán)交替條件及其變化趨勢，從而控制著巖溶發(fā)育的類型、規(guī)模、速度、空間分布及巖溶作用的變化趨勢。①上升期：侵蝕基準(zhǔn)面相對下降，地下水位逐漸下降，側(cè)向巖溶不發(fā)育，規(guī)模小而少見，分帶現(xiàn)象明顯，以垂直形態(tài)的巖溶為主。②平穩(wěn)期：侵蝕基準(zhǔn)面相對穩(wěn)定，溶蝕作用充分進(jìn)行，分帶現(xiàn)象明顯，側(cè)向巖溶規(guī)模大，巖溶地貌較明顯典型。③下降期：常形成覆蓋型巖溶，地下水循環(huán)條件變差，巖溶作用受到抑制或停止。④間歇性上升：形成水平溶洞成層分布，高程與階地相對應(yīng)。⑤振蕩升降：巖溶作用由弱到強(qiáng)，由強(qiáng)到弱反復(fù)進(jìn)行，形成以垂直形態(tài)的巖溶主，水平溶洞規(guī)模不大，而且成層性不明顯。⑥間歇性下降：巖溶多被埋于地下，規(guī)模不大，但具成層性，洞穴中有松散物充填。3、碳酸鹽巖的溶蝕機(jī)理：CaCO3在水中溶解的實(shí)質(zhì)是CO32-與H+結(jié)合生成HCO3-，因此H+的濃度是溶解的關(guān)鍵。天然水中，H+濃度很低，故CaCO3在天然純水中溶解很少，形成巖溶主要是因?yàn)樗泻羞^量的CO2，與水結(jié)合電離H+，促使CaCO3溶解。任何能在水中產(chǎn)生H+的物質(zhì)均可能使CaCO3溶解。巖溶發(fā)育的基本條件：具有可溶性巖石、具有溶蝕能力的水、具有良好的水循環(huán)交替條件4、水庫滲漏的研究內(nèi)容(1)查明巖溶發(fā)育、分布規(guī)律重點(diǎn)查明溶洞、暗河的展布位置、規(guī)模等，進(jìn)行巖溶泉水流量、高程調(diào)查，確定通道的位置及可能影響程度。(2)分析地質(zhì)條件①巖層組合：當(dāng)夾有非可溶巖地層時(shí)，可借助該層防止?jié)B透②地質(zhì)構(gòu)造：★褶皺a.縱谷：與河流所處褶皺的部位有關(guān)b.橫谷：修水庫不利，但充分利用隔水層，可能防止壩區(qū)滲漏。c.斜交谷：具體分析★斷層：既可有利于滲漏，又可不利于滲漏★巖體侵入：相對隔水層的分布位置(3)查明河間地塊的水文地質(zhì)條件①補(bǔ)給型：滲漏與否視蓄水后庫水位與地下水位的補(bǔ)給關(guān)系而定。若建庫后仍為補(bǔ)給型，不永久滲漏。若建庫后為排泄型，則滲漏。②排泄型：建庫后肯定會(huì)產(chǎn)生永久滲漏③懸托型：一定滲漏5、巖溶滲漏的防治措施(1)截?cái)酀B漏通道：灌、鋪、堵、截(2)導(dǎo)水導(dǎo)氣斜坡——指地表一切具有側(cè)向臨空面的地質(zhì)坡體，是一類廣泛分布的地貌類型。斜坡變形破壞是地質(zhì)發(fā)展演化的重要過程。天然斜坡是指賦存在一定的地質(zhì)環(huán)境中,受各種地質(zhì)營力作用而演化的自然產(chǎn)物,未經(jīng)人工改造。人工邊坡是指某種工程活動(dòng)而開挖或改造形狀的斜坡。滑坡：斜坡巖土體依附于內(nèi)在的或潛在的貫通結(jié)構(gòu)面，在外力作用下，失去原來的平衡狀態(tài)，產(chǎn)生了以水平運(yùn)動(dòng)為主的滑動(dòng)現(xiàn)象。1、簡述斜坡中重分布應(yīng)力的特點(diǎn)(1)斜坡周圍主應(yīng)力跡線發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)(2)在臨空面附近造成應(yīng)力集中，但在坡腳區(qū)和坡頂及坡肩附近情況有所不同：①坡腳附近形成最大剪應(yīng)力增高帶，往往產(chǎn)生與坡面或坡底面平行的壓致拉裂面。②在坡頂面和坡面的某些部位形成張力帶,易形成與坡面平行的拉裂面。(3)坡體內(nèi)最大剪應(yīng)力跡線由原來的直線變成近似圓弧線,弧的下凹方向朝著臨空方向。(4)坡面處由于側(cè)向壓力趨于零，實(shí)際上處于兩向受力狀態(tài)，而向坡內(nèi)逐漸變?yōu)槿蚴芰顟B(tài)。2、影響斜坡應(yīng)力分布的因素有哪些？(1)巖體初始應(yīng)力的影響水平剩余應(yīng)力的大小使坡體中主應(yīng)力跡線的分布形式有所不同，明顯改變了各應(yīng)力值的大小，使應(yīng)力分異現(xiàn)象加劇,尤其對坡腳應(yīng)力集中帶和張力帶的影響最大。(2)坡形的影響①坡高：坡高不改變應(yīng)力等值線圖象，但應(yīng)力值隨坡高↑而線性↑。②坡角：坡角變化明顯改變了應(yīng)力分布圖象。隨坡角變陡，張力帶的范圍有所擴(kuò)大，坡腳應(yīng)力集中帶最大剪應(yīng)力值也隨之增高。③坡底寬度：當(dāng)W<0.8H時(shí),坡腳最大剪應(yīng)力隨底寬而急劇。當(dāng)W>0.8H時(shí)，則保持為一常值（稱為“殘余坡角應(yīng)力”）④坡面形態(tài)：平面上的凹形坡，應(yīng)力集中明顯減緩。(3)斜坡巖土體特性和結(jié)構(gòu)特征的影響：①巖土體的變形模量對均質(zhì)坡體的應(yīng)力分布無明顯影響②泊松比(可改變主應(yīng)力和剪應(yīng)力的分布,引起張力帶變化。隨著(增大，坡面和坡頂?shù)膹埩е饾u擴(kuò)展，而在坡底則反之，(增大時(shí)，張力帶收縮。③結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、性質(zhì)的差別，使斜坡中的應(yīng)力分布出現(xiàn)了不連續(xù)性，在不連續(xù)面或軟弱面的周邊形成應(yīng)力集中帶或發(fā)生應(yīng)力滯。3、斜坡變形破壞的形式：拉裂(回彈)、蠕滑、彎曲傾倒斜坡破壞的形式：崩塌、滑坡4、崩塌的形成條件(1)地層巖性條件→厚層狀硬脆性巖體(2)巖體結(jié)構(gòu)條件→節(jié)理裂隙（二組或二組以上陡傾節(jié)理）(3)地形條件→地形切割強(qiáng)烈，高差大(4)外力條件→風(fēng)化作用、靜水壓力、震動(dòng)……5、滑坡的形態(tài)要素滑動(dòng)面（帶）、滑坡體、滑坡周界、滑床、滑坡前緣（滑坡舌）、滑坡壁、主滑線、滑坡臺(tái)階、滑坡洼地、滑坡裂縫6、滑坡的識(shí)別方法及標(biāo)志：航片解譯、地面調(diào)查、勘探，從面(線(點(diǎn)識(shí)別標(biāo)志：(1)地形地貌方面●滑坡形態(tài)特征、階地、夷平面高程對比(2)地質(zhì)構(gòu)造方面：●滑體上產(chǎn)生小型褶曲和斷裂現(xiàn)象●滑體結(jié)構(gòu)松散、破碎(3)水文地質(zhì)方面●結(jié)構(gòu)破碎→透水性增高→地下水徑流條件改變→滑體表面出現(xiàn)積水地或濕地，泉的出現(xiàn)(4)植被方面：馬刀樹、醉漢林(5)滑動(dòng)面的鑒別：鉆孔取樣、變形監(jiān)測：鉆孔傾斜儀7、按動(dòng)力學(xué)特征滑坡的分類方案分為：推動(dòng)式滑坡、牽引式滑坡、混合式滑坡、平移式滑坡四類8、影響斜坡穩(wěn)定性的因素、(1)巖土類型及性質(zhì)－－決定抗滑力的根本因素●坡形相同的情況下：堅(jiān)硬巖石斜坡>半堅(jiān)硬巖石>松散土坡●沉積巖：層理－－軟弱夾層●巖漿巖：原生節(jié)理發(fā)育，與巖石強(qiáng)度和風(fēng)化作用有關(guān)●變質(zhì)巖：由于礦物成分的差異導(dǎo)致工程地質(zhì)性質(zhì)的差異●滑坡往往集中在某些特定的巖層中－易滑巖組●對于同一種成因類型的巖層，組成巖石的礦物成分及膠結(jié)物不同，其穩(wěn)定性不同：硅質(zhì)膠結(jié)>鈣質(zhì)膠結(jié)>泥質(zhì)膠結(jié)(2)地質(zhì)結(jié)構(gòu)(巖體結(jié)構(gòu)及地質(zhì)構(gòu)造)●結(jié)構(gòu)面—結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、力學(xué)性質(zhì)、規(guī)?！癯练e巖地區(qū)：特大型的滑坡主要與層面構(gòu)造有關(guān)在褶皺的兩翼部位，結(jié)構(gòu)面往往形成上陡下緩的勺形沿著大